JPS61267272A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents

溶融炭酸塩燃料電池

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JPS61267272A
JPS61267272A JP60108204A JP10820485A JPS61267272A JP S61267272 A JPS61267272 A JP S61267272A JP 60108204 A JP60108204 A JP 60108204A JP 10820485 A JP10820485 A JP 10820485A JP S61267272 A JPS61267272 A JP S61267272A
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JP
Japan
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fuel
gas
plate
reforming
catalyst
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JP60108204A
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English (en)
Inventor
Susumu Yoshioka
進 吉岡
Tadataka Murakami
村上 忠孝
Masahito Takeuchi
将人 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池内に炭化水素と水蒸気を直接供給し、
炭化水素の水蒸気改質と発電を同時に行わせる内部改質
方式の燃料電池に係り、特に水蒸気改質のための触媒形
状とその電池内配置に関す燃料のもっているエネルギを
等温下で、連続的に直接、電気エネルギに変換する装置
として燃料電池が知られている。燃料電池は一般に燃料
極と酸化剤極とで電解質を挾み燃料極に、たとえば、水
素を、酸化剤極に酸素をそれぞれ供給することによって
両極間から直流電力をとり出すようになっている。溶融
炭酸塩型燃料電池では、通常、炭酸リチウム、炭酸カリ
ウムの混合溶融塩が電解質とされ、炭酸イオン(CO3
”−)が電荷担体となる。
燃料極にはニッケルを主体とする多孔質板が、酸化剤極
には多孔質酸化ニッケル板が用いられる。
燃料極には燃料、たとえば、H2が供給されて、(1)
式の反応が生じ、酸化剤極には02、CO2が供給され
て(2)式の反応を生じ、結果として2e−なる電気エ
ネルギを発生する。
H2+C○3”−−+H20+GO,+28−    
 (1)−02+G O□+2 e −+ CO3”−
(2)溶融炭酸塩型及びリン酸型燃料電池では、従来、
燃料極と接する燃料ガス流路に改質触媒を充填し、炭化
水素ガスと水蒸気を直接供給してH2に改質し、生成し
たH2を燃料として電気エネルギを得る方法が知られて
いる。これらは内部改質方法の燃料電池といわれ、改質
反応は吸熱反応であるので電池反応によって発生する熱
が利用でき、従って電池の冷却負荷が軽減できて有利で
ある。また外部に置かれる改質装置を省略できるのでシ
ステムが簡単にできる点でも有利である。
j      従来、たとえば、溶融炭酸塩型の内部改
質方式燃料電池では、燃料極とセパレータによって形成
され、燃料極と接する燃料ガス流路に、改質触媒として
粒子状、ペレット状、あるいは塊状のニッケル系の触媒
が充填される。(特公昭47−25782公報、特公昭
47−7928公報)。しかし、それらの触媒充填層は
圧力損失が大きく、さらに反応条件によっては炭化水素
の改質反応に伴ってすす状の炭素質物質が生成する傾向
があり、これが触媒充填層に蓄積して触媒層の圧力損失
を増大させ燃料ガスの入口領域でのガス圧が高くなって
、酸化剤極側の酸化ガス圧と不均衡となり、ついには酸
化剤極側に燃料ガス電解質板を通して漏れ込むという危
険な状態を生じる恐れがある。
また燃料電池では電解質板を支持し、かつ電解質板と燃
料極及び酸化剤極とを密着させるために、一般に、燃料
ガス流路に多数のリブをもつセパレータが用いられる。
あるいは、波板状の燃料供給チャンネルが兼用される。
(化学One  Po1nt8、燃料電池、昭和59年
4月1日発行、高橋武彦p、p、106、共立出版株式
会社発行)。これらの製作のためには多くの加工工数が
必要であり、高価になる欠点がある。
また特開昭58−10374には、孔あき板のような通
気性をもつ波形部材によって保持された触媒層が、燃料
ガス流路の断面をすべて覆うことなく置かれることが示
されている。しかし触媒を保持するための通気性をもつ
複雑な波形部材を必要とする欠点がある。また、触媒層
はペレット床であり、このように、すす状の炭素質物質
を帯積して圧力損失を増大させる恐れがある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、燃料ガス流路における圧力損失が低く
、がっ、電解質板の支持にリブ付セパレータ板、あるい
は、チャンネルを用いない構造簡単な内部改質方式の燃
料電池を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、燃料ガス流路に充填する改質触媒にハニカム
触媒を用いたこと、さらにその触媒によって電解質板を
支持し、かつ、電解質板と燃料極板、酸化剤極抜水び集
電極板を密着するような形状、構造にしたことを特徴と
する。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の一実施例を詳細に説明する。第1図は本
発明による内部改質方法の溶融炭酸塩燃料電池を単電池
の状態で示した断面図であり、第2図は第1図のn−y
n矢視断面図、第3図は第1図の■−■矢視断面図であ
る。燃料極板11酸化剤極板12の間にはそれらに密着
させて電解質板10が置かれる。燃料極板11の側には
炭化水素ガス40を水蒸気改質して、燃料極に燃料ガス
を供給するための燃料ガス通路20がセパレータ板21
によって形成される。燃料ガス通路20には本発明によ
って提案するところのハニカム状の改質触媒22が燃料
極板11との間に集電板23を挾んで配置されるセパレ
ータ板21には炭化水素ガス40及び水蒸気41の入口
ガス孔24があけられ、さらに、入口ガスマニホールド
25が接続される。また、出口ガス孔26があけられ、
出口ガスマニホールド27に接続される。
酸化剤極板12の側には02、Co2を含む酸化ガスの
流路30がリブ付のセパレータ板31によつて形成され
る。第2図に示すが、酸化ガス42は酸化ガス入口マニ
ホールド32を経て、流路3oに入り、酸化ガス出口マ
ニホールド33から出るように構成されている。
ハニカム状改質触媒22は、煙流ガス流路20内に、あ
る間隔で空間部28を作るように複数列に置かれる。ま
た、触媒は、それらによって、電解質板10を支持し、
かつ、電解質板10、燃料極板11、酸化剤極板12及
び集電板23が密着するようにそれらとセパレータ板2
1の間に挾まれた状態に置かれる。なお、触媒22の配
置は燃料ガスのショートパスを許さない配置であれば、
必ずしも、第2図のように整然としたものでなくでもよ
い。
この構成において、炭化水素ガス4oは水蒸気41とと
もに入口ガス孔24を通って燃料ガス通路20に供給さ
れ、ハニカム状改質触媒22の存在下、燃料電池の運転
温度約650℃において改「 質される。炭化水素ガスとして、一般に、メタンが供給
されるが、メタンが供給される場合、次のような改質反
応を生じてH2を生じる。
CH4+2H,O→4H2+GO2 改質触媒は活性アルミナ層をコーテングしたコージェラ
イト質(2M g 0・2AQ203・5SiO,)、
ムライト質(3Af120.・2 S i O,)、あ
るいは、アルミナ一体物を担体とするニッケルを担持さ
らに、すす状物質の蓄積速度も低いという特徴がある。
従って、従来の球状、ペレツ[・状、塊状触媒を燃料ガ
ス流路に充填した電池に比べて流路の圧力損失を極めて
低くすることができる。
炭化水素ガスと水蒸気の混合物は複数列に置かれた触媒
層22と空間部28を順次通過する。それによって、改
質反応及び燃料極板11への改質生成水素の供給をくり
返すことができる。
一方、酸化剤極板12側の流路30には空気にCC2を
混合した酸化ガス42が入口ガスマニホールド32がら
供給される。電解質板10は炭酸りチウA (L 1 
z Os) 、炭酸カリ(K2GO,)(7)混合溶融
塩であり、それを介して炭酸イオンc o、−2が移動
し、燃料極板11では内部改質によって生成したH2と
(1)式の反応を起す。
一方の酸化剤極板12では供給された酸素とCO2によ
って(2)式の反応が起り、C03′−を補給する。す
なわち、炭酸イオン(CC)a”−)を電荷担体として
2e−の電気が発生す。
たとえば、電極面積50an”をもつ第1図、第2図に
示すような構造及び形状の内部改質方式の溶融炭酸塩燃
料電池において、以下のように本発明を実施することが
できた。集電板23とセパレータ板21で挾まれる燃料
ガス流路20内に、ガスの流れ方向に対して6mnの空
間部28が出来るように巾10mn、高さ8+nmの断
面のハニカム状改質触媒を等間隔に第2図のように配列
して充填した。
また、これらの触媒によって燃料極板11、酸化剤極板
12、電解質板10及び集電板23を密着させて支持し
た。触媒は1 am X l ■の四角形のセル形状の
開孔率64%のものを使用した。
常圧及び温度650℃の条件の電池に、水素換算SV(
スペースベロシティ)が2600 h−1、S/C(水
蒸気/炭素)モル比が3の条件で、炭化水素ガスとして
メタンを供給して発電を行った。
酸化ガスとしてCo2を30%混合した空気を供給した
。この時、電流密度150 m A/ c m2の負荷
で、0.77Vの電圧を得ることができ、電池出口にお
けるドライベースの水素濃度は6BvOΩ%であった。
電池の出入口における燃料ガスの圧力損失は、平均径2
rInの塊状触媒を充填した時に比べ3図と異なるのは
、セパレータ板21に複数個の補強リブ50.5]、を
設けたことである。電池が大型化して電極面積が広くな
った時に、補強リブによってハニカム触媒による電解質
板の支持を強度的に補強するものである。
実施例は溶融炭酸塩燃料電池について述べたが、内部改
質方式のリン酸型燃料電池での実施を妨げるものではな
い。
〔発明の効果〕
本発明によれば燃料ガス流路の圧力損失を低くすること
ができるので、酸化剤極側に燃料ガスが漏れ込む恐れが
なく、かつ燃料ガスの供給動力を減少させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す内部改質方式の溶融炭
酸塩燃料電池の断面図、第2図は第1−図のtr−n矢
視断面図、第3図は第1図の■〜■矢視断面図、第4図
は本発明の他の実施例の断面図、第5図は第4図の■−
■矢視断面図である。 10・・・電解質板、1]・・・燃料極板、12・・・
酸化剤極板、20・・・燃料ガス通路、21・・・セパ
レータ板、22・・・改質触媒、30・・・酸化ガス流
路、31・・セパレータ板、40・・・炭化水素ガス、
41・・・水蒸気。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃料極と接する燃料ガス流路に改質触媒を充填し、
    前記燃料ガス流路に炭化水素ガスと水蒸気を直接供給し
    て電気エネルギを得る内部改質方式の燃料電池において
    、 充填される前記改質触媒がハニカム状であることを特徴
    とする溶融炭酸塩燃料電池。 2、前記ハニカム状触媒が電解質板を支持し、かつ前記
    電解質板と前記燃料極、酸化剤極及び集電板を密着する
    ように前記燃料ガス流路に挾まれた状態で充填されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶融炭酸塩
    燃料電池。 3、前記ハニカム状触媒が前記燃料ガス流路にある間隔
    で空間部を作り、及び前記燃料ガスの流れに対して直角
    に複数列置かれることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の溶融炭酸塩燃料電池。 4、前記燃料ガス流路に前記ハニカム触媒を強度的に補
    強するリブを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の溶融炭酸塩燃料電池。
JP60108204A 1985-05-22 1985-05-22 溶融炭酸塩燃料電池 Pending JPS61267272A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0677327A1 (en) * 1994-02-18 1995-10-18 Westinghouse Electric Corporation Hydrocarbon reforming catalyst material and configuration of the same
CN108134102A (zh) * 2018-01-04 2018-06-08 四川天科技股份有限公司 一种用于燃料电池中甲烷蒸汽重整的催化剂

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0677327A1 (en) * 1994-02-18 1995-10-18 Westinghouse Electric Corporation Hydrocarbon reforming catalyst material and configuration of the same
CN108134102A (zh) * 2018-01-04 2018-06-08 四川天科技股份有限公司 一种用于燃料电池中甲烷蒸汽重整的催化剂
CN108134102B (zh) * 2018-01-04 2020-10-09 西南化工研究设计院有限公司 一种用于燃料电池中甲烷蒸汽重整的催化剂

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